2005年度广东省科技进步奖受理公示项目--广东省公路管理局『冲击压实技术在旧水泥砼路面修复工程中应用研究』项目

一、主要技术内容　在旧水泥砼路面修复工程中,将旧水泥砼面板及其基层和土基作为新加铺层的承重层或支承体系是明智的,因而必须要保证其均匀、稳固,为新加铺层提供足够的支承.冲击压实机是利用多边形钢轮行走时反复升落,将巨大的冲击能量作用于地面,它具有低频、高振幅动力特性.     

冲击压实后旧水泥砼路面回弹模量的现场试验

为了评估应用冲击压实技术处理后旧水泥砼路面的承载能力，为加铺层的设计提供计算参数参考值，必须进行回弹模量现场试验的研究．文中在分析利用弯沉法测定、评价冲击压实破裂稳固后旧水泥砼路面所存在问题的基础上，阐述了承载板测定方法的原理及适用性；通过对大量实测承载板数据进行分析，获得了冲击压实处理后旧水泥砼板及板下基层回弹模量的量值范围及变化规律，用来评价路面的残余承载能力，并可作为加铺层设计的计算参数参考值．文中还论证了冲击压实技术在处理旧水泥砼路面时的力学效能．     

冲击压实技术在山区旧水泥砼路面修复中的应用

冲击压实机是一种高冲击能量的压实机械,通过破裂稳固混凝土路面,使旧路面形成嵌锁型结构,成为新铺路面的垫层或底基层.结合省道S249线坪乳公路改造工程,简要介绍了冲击压实机的工作原理,冲压施工工艺,重点对沉降效果和破烈块度进行了分析,并指出了当前冲压检测方法存在的问题.     

四楞冲击压路机破碎旧水泥混凝土路面力学机理研究

结合新型四楞冲击压路机在316国道福州段旧混凝土路面改建工程中的应用,采用三维有限元方法对冲击压实过程中旧路面结构及土基的受力、变形特征进行了研究.分析了冲击压实荷载位于路面板不同位置对板体破裂及土基受压效果的影响,探讨了冲击压实荷载在板下路基中的传递规律及作用深度等问题.研究结果可为冲击压实改建旧混凝土路面施工技术提供理论参考和指导.     

冲击压实旧水泥砼路面的现场振动测试

为探讨旧水泥砼路面冲击压实施工对周围构筑物产生的振动影响,需进行现场振动测试分析.文中通过在道路两侧埋设加速度传感器监测振动信号,分析了冲压振动在道路两侧传播的衰减规律;通过分析对比设置隔振沟前后的加速度量值,发现隔振沟的隔振效果显著.文中还提出了距冲击压实作用点15m以外为冲压振动对道路两侧构筑物影响的安全范围,研究结论可为旧水泥砼路面冲击压实施工提供参考.     

压实机械选择及优化组合对高速公路路面基层施工压实度的影响

以实际工程项目为依托,分析了高速路面工程基层施工过程中压实机械类型的选择与优化组合对基层压实效果的影响,以及对集料的破碎影响。通过试验段确定了最佳的机械组合方式和压实遍数,并且达到最大的压实功,可为类似高速路面碾压工程提供技术参考。     

加铺层厚度对冲击压实改建路面力学性能的影响

 采用三维有限元方法研究冲击压实技术改建后的白加黑路面的受力机制,讨论加铺的水泥稳定基层和沥青砼面层的厚度分别对改建路面的受力性能和使用性能的影响。计算结果表明：冲击压实改建路面在轮载作用下加铺层与破裂水泥砼板块间会出现脱空,是此种路面结构所特有的工作模式;在交通荷载下,加铺的沥青砼底面较容易产生横向疲劳裂缝,从而在沥青砼面层中形成由下而上的反射裂缝,而受轮载直接作用的沥青砼表面并不容易损坏;面层所受的应力极值随加铺层厚度的增加呈线性减小;增加加铺层厚度能够明显减少由交通荷载引起的路面开裂,并且增加水稳层厚度比增加面层厚度更为经济有效;但增加加铺层厚度对改善沥青砼面层抗车辙能力的效果不显著。     

旧水泥混凝土路面冲击压实改造技术应用

旧水泥混凝土路面上加铺沥青混凝土层是恢复路面使用性能的有效措施,冲击压实技术不但可以消除旧水泥混凝土路面的板体性,而且避免旧路面结构破损所引起的刚度不均匀性对新罩面结构的影响。     

不同工况下冲击破碎旧路面板的力学效果对比研究

采用三维有限元分析方法对不同冲击位置、不同冲击能量、不同地基刚度等多种工况条件下四楞冲击压路机冲击破碎旧混凝土路面板的力学作用和破坏效果进行了对比分析研究.研究发现,冲击位置、冲击能量和地基刚度三个参数相互耦合作用,最终综合决定冲压破碎路面板的破碎效果和力学行为.路面板破碎模式和效果会因为轮载冲击作用位置不同而有所区别.在一般地基刚度条件下,冲击板角位置沉降最大,对路基的影响深度最深,板中位置最小,但板中位置板底破碎面积最大;冲击能量越大越有利于路面板的破裂,但随着地基刚度增大,路面趋于难以破碎.建议根据不同的情况选择对应的行驶路线.     

冲击式压路机在沙土路基施工中的应用

冲击式压路机所使用的冲击压实技术是一种用非圆形的、大功率、连续性滚动冲击压实路基的技术。冲击式压路机具有运行速度快,施工工序少、工期短、成本低、应用范围广等特点,能够提高路基强度,防止不均匀沉降造成的路面破坏。本文结合博茨瓦纳38km公路项目工程实例,介绍冲击式压路机对沙土路基进行碾压处理的施工方案,取得较好的碾压效果。     

基层厚度对水泥混凝土路面疲劳应力的影响分析

在水泥混凝土路面中,基层厚度和板厚均对路面的结构设计产生影响.通过分析不同板厚和基层厚度对路面荷载疲劳应力、温度疲劳应力的影响,认为通过加强基层来减薄路面板厚度是不经济的,合理的基层厚度应根据设置基层的目的与要求,通过经济比较确定.     

水泥混凝土路面脱空的压浆技术及应用

介绍了水泥混凝土路面脱空识别及压浆施工的方法和目前该领域的研究进展,显示了最新的发展领域,探讨了水泥混凝土路面板下地基脱空产生的机理, 评述了路面脱空产生的危害.对路面脱空压浆技术理论、施工环节的关键技术方法进行了综述.     

水泥路面板再生集料基层沥青路面性能预测

通过室内试验分析了旧水泥路面板再生集料的技术指标,获取再生集料半刚性基层相关性能。研究结果表明旧水泥路面板再生集料具有良好的路用性能。在此基础上,笔者运用路面设计软件AASHTO 2002 M-E PDG对再生集料半刚性基层沥青路面进行性能预测,讨论新建沥青路面结构组合的可行性,从而为实际工程应用提供理论依据。     

水泥混凝土路面脱空状态下的荷载应力

探讨了板底脱空的形成机理及一般图式，应用有限元方法，详细分析了不同地基模型（文克勒地基和弹性半空间地基）、不同车辆荷载（单轴、双轴和三轴）作用下无限大板和有限尺寸板在脱空状态下的荷载应力，研究发现，脱空状态下板的荷载应力是未脱空时的1．0～4．6倍不等．通过引入板尺寸修正系数、脱空应力修正系数，给出了考虑脱空影响的路面板荷载应力一般计算式，回归了未脱空无限大板荷载应力，分析了板平面尺寸的影响，提供了脱空应力修正系数诺模图，结果可用于水泥混凝土路面快速评定与断板防治．     

某改建公路水泥路面板荷载应力与数值研究

利用ABAQUS对某改建公路的路面结构方案A和方案B进行研究,建立具有完整路面宽度的三维有限元模型,水泥路面接缝采用弹簧单元进行模拟,以便划分出不同大小尺寸的水泥混凝土板.然后载入标准轴载、超载20%、超载40%、超载60%时荷载,计算在均质稳定路基情况下水泥混凝土板的拉应力以及弯沉变化,分析A、B两个方案路面结构的优劣.     

水泥混凝土路面早龄期湿度场性状试验研究

为了解水泥混凝土路面板早龄期湿度场性状特征,采用瑞士SHT15型数字化温湿度传感器,针对不同施工季节、不同基层与面板接触边界,进行水泥混凝土板早龄期湿度场的室外路面板监测试验研究.监测发现:水泥混凝土路面板湿度场在铺筑完之后依次经历饱和阶段、湿度下降阶段和波动阶段,各阶段的发生时刻和幅值取决周围气象条件和边界条件;通常工况下板底湿度高于板顶湿度,沿板厚方向形成湿度梯度,夏季施工路面早龄期板顶板底最大湿度差可达8%.此外,分析发现水泥混凝土路面相比其它混凝土结构,由于属于薄板结构,湿度场的影响和控制应额外注意混凝土路面基层边界条件与施工季节等因素.     

水泥砼路面断板原因分析及预防措施

水泥砼路面的断板病害已成为公路工程的通病之一，通过水泥砼路面断板的原因分析，提出了积极有效的预防措施。     

机场水泥混凝土道面脱空判定及影响

根据现场实测弯沉数据和理论计算结果,提出了适用于机场水泥混凝土道面的基于HWD(High WeightDeflector)弯沉测试的脱空判定标准.采用三维有限元软件ABAQUS,分析了不同脱空状态对道面荷载应力的影响,并给出了不同脱空程度对道面使用寿命影响的算例.研究表明,水泥混凝土道面板边脱空判定标准为"板边弯沉/板中弯沉>1.8";板角脱空判定标准为"板角弯沉/板中弯沉>3.0";道面脱空严重时,道面板的荷载应力增幅超过250%,道面使用寿命下降迅速;在脱空发展初期时,脱空面积的影响并不显著,随着脱空区域基层反应模量下降,脱空面积影响的显著性迅速增大.     

机场大尺寸水泥混凝土道面板伸缩应力的分布

研究了机场大尺寸水泥混凝土道面板的伸缩应力。根据板与基层之间的摩阻力分布,建立了水泥混凝土道面板伸缩应力的计算公式;分析了环境条件的变化对道面板温度的影响,并推导出伸缩应力的日分布和年分布的计算公式;这些计算公式的建立,解决了大尺寸道面板伸缩应力的计算难题,并经某机场大尺寸道面板的验证,证明所建立的计算公式是正确的。